Hidrógeno para la generación de calor en procesos industriales
HyHeat pone a prueba su aplicación en condiciones reales
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El Grupo Schwartz y el Forschungszentrum Jülich han presentado en Simmerath una planta de demostración diseñada para probar el uso del hidrógeno en procesos industriales a alta temperatura. La planta de demostración se ha desarrollado en el marco del Clúster de Hidrógeno Helmholtz (HC-H2).
Se requieren procesos especiales de tratamiento térmico para modificar de forma específica la forma y la dureza de los metales. Estos procesos son fundamentales, por ejemplo, para el endurecimiento por prensado de las piezas de la carrocería de los automóviles. Las piezas metálicas en bruto se calientan a más de 900 °C en un proceso que requiere mucha energía. El calor necesario para el proceso se genera normalmente mediante la combustión de gases procedentes de combustibles fósiles, lo que produce grandes cantidades de emisiones de CO₂.
Aquí es donde entra en juego HyHeat: con la planta ya en funcionamiento, el grupo Schwartz y el Forschungszentrum Jülich están demostrando la viabilidad técnica de alternar entre el gas de combustibles fósiles y el hidrógeno en este tipo de procesos a alta temperatura. Se trata de un gran paso adelante en el camino hacia la comercialización.
Reducción de las emisiones de CO₂ procedentes del calor de proceso
El potencial de reducción de CO₂ que supone sustituir los gases de combustibles fósiles por hidrógeno es enorme: una planta de tratamiento térmico para el endurecimiento por prensado genera unas 2.000 toneladas de emisiones de CO₂ al año. En MyHeat, los socios están mostrando una forma de hacer que esta etapa de la producción automovilística sea más respetuosa con el clima.
El Ministerio Federal de Investigación, Tecnología y Espacio de Alemania (BMFTR) financia el proyecto con 1,7 millones de euros de un presupuesto total de 2,44 millones de euros.
Integración flexible del hidrógeno en los procesos existentes
En la actualidad, alrededor del 80 % de todas las piezas de carrocería de automóvil endurecidas a presión en todo el mundo se calientan en instalaciones de tratamiento térmico fabricadas por el grupo schwartz. La planta de demostración desarrollada en el proyecto HyHeat mostrará cómo se puede integrar de forma flexible el hidrógeno como gas combustible en los procesos existentes.
«Estamos utilizando la planta para probar la transición al hidrógeno sin interrumpir las operaciones. Al mezclar hidrógeno y permitir un cambio fluido entre gases combustibles, se pueden aprovechar incluso pequeñas cantidades iniciales de hidrógeno disponible», afirma Philipp Morsch, del Instituto para una Economía del Hidrógeno Sostenible (IHE-4) del Forschungszentrum Jülich, que coordina el seguimiento científico de HC-H2.
La planta de demostración, situada en Simmerath, donde schwartz GmbH tiene su sede central, forma parte de una planta industrial de tratamiento térmico. Los componentes técnicos fundamentales son unos innovadores quemadores multicombustible desarrollados por Econova GmbH, filial de schwartz. Las primeras pruebas realizadas a principios de este año confirmaron que la planta de demostración puede funcionar con hidrógeno. También se demostró con éxito la posibilidad de cambiar sin problemas entre diferentes gases combustibles. Esta flexibilidad es especialmente importante mientras el hidrógeno no esté fácilmente disponible en todas partes.
Próximo paso: optimización de todo el sistema
El siguiente paso en la labor de investigación será optimizar todo el sistema. Se seguirá desarrollando el sistema de control para garantizar que se alcancen unas condiciones de funcionamiento óptimas independientemente del gas combustible utilizado: hidrógeno, gas natural o propano.
La ampliación a escala industrial plantea otro reto: las plantas industriales de tratamiento térmico utilizan varios quemadores que deben sincronizarse entre sí. La planta de demostración permite a los ingenieros de schwartz GmbH analizar estas interacciones en condiciones reales. La planta de demostración constituye una etapa preliminar para una posible planta de tratamiento térmico de mayor tamaño a escala industrial.
«Para nuestros clientes es fundamental poder invertir hoy en una planta sin tener que comprometerse con una única fuente de energía. La tecnología multicombustible ofrece la flexibilidad necesaria para realizar una transición gradual hacia el hidrógeno», afirma Alexander Wilden, propietario y director general del grupo schwartz.
«Proyectos como HyHeat dan vida a la transformación estructural de la cuenca minera del Rin y abren perspectivas de futuro para el crecimiento y el empleo», afirma Michael Theben, director del Departamento de Protección Climática del Ministerio de Economía, Industria, Acción Climática y Energía del Estado de Renania del Norte-Westfalia. «Son precisamente este tipo de proyectos concretos, llevados a cabo en colaboración con empresas locales, los que aportan un valor significativo a la región. Esperamos ver más proyectos como este en un futuro próximo».
Aprovechamiento del calor residual para el suministro de hidrógeno
El Forschungszentrum Jülich no solo se encarga del funcionamiento de los quemadores de la planta de demostración. En el marco del proyecto HyHeat, también está investigando cómo se podrían abastecer en el futuro los emplazamientos industriales que carecen de una red de distribución de hidrógeno. La atención se centra aquí en las opciones de almacenamiento químico del hidrógeno. Los científicos del Instituto para una Economía del Hidrógeno Sostenible (IHE) del Forschungszentrum Jülich utilizan simulaciones para evaluar qué tecnología de almacenamiento es la más adecuada para su uso en plantas industriales de tratamiento térmico. Un aspecto clave en este sentido es la integración del calor. En estudios complementarios, el IHE ha comprobado si el calor contenido en los gases de escape puede utilizarse para el proceso de liberación de hidrógeno del medio de almacenamiento.
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